氢化脱氢—热压烧结制备纳米晶纯镁及其力学行为研究

发布时间：2020-05-07 13:00

【摘要】：镁是地球中储量较多的元素之一,镁合金作为密度最小的轻质金属结构材料,具有一系列的优点,受到了汽车、电子、航空航天等领域的广泛关注。由于镁及镁合金为密排六方晶体结构(hcp),与其他的晶体结构相比,其在室温下独立滑移系少,对称性低,因此塑性与机械性能较差,这极大地限制了其在高端领域的广泛应用。研究表明晶粒细化是提高镁合金强度和塑性的有效方法,然而目前常用的晶粒细化方法只能将其细化到微米级,很难将其细化到纳米级,大尺寸的纳米晶纯镁块体的制备更加困难。为了排除合金元素的影响,本文以商用纯镁切削粉为原始材料,采用最优的氢化脱氢工艺对其进行加工得到平均晶粒尺寸为15 nm的纳米晶纯镁粉末,通过对热压烧结工艺的探索制备出了纳米晶纯镁块状材料,在此基础上采用热挤压技术成功制备出直径为10 mm的纳米晶纯镁棒材。利用X射线衍射分析氢化脱氢前后的相转变,通过光镜、透射电镜以及密度、硬度等测试手段,探索最佳的热压烧结工艺,并研究其热稳定性。通过光镜、透射电镜以及拉伸压缩等测试方法,对热挤压得到的纳米晶纯镁棒材的组织及力学性能进行了研究。本文最终确定了最佳的热压烧结工艺参数为550℃,20 MPa压力下保温时间为15 min,在该条件下进行烧结得到的块体硬度达到了81 HV_(0.5)。烧结后的块体在400℃热挤压后得到的纳米晶纯镁棒材,其拉伸屈服强度为265 MPa,压缩屈服强度为178 MPa,约为铸态纯镁材料的2.5倍。此外,在对纳米晶块体进行长时间高温热处理后发现,其组织均保持了原有的晶粒大小,没有发生晶粒长大,具有超高的热稳定性,为开发高性能纳米晶金属材料开辟了新路径。
【图文】：

镁合金的分类[13]

图 1-2 快速凝固装置原理示意图[25]Fig. 1-2 Schematic of rapid solidification device[25]性能决定了镁合金材料的发展前景，，提升镁合金的力学性能、延展性为材料领域的重要任务，而快速成形技术正好能实现这一目标。20 世
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TF125.22;TB383.1

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本文编号：2653011